Вязкость масла

Вязкость масла является одним из важнейших параметров автомобильного моторного масла. Большинство автовладельцев слышали об этом параметре, видели обозначение вязкости на этикетках масленок, но мало кто знает, что означают эти буквы и цифры и на что они влияют. В этой статье мы поговорим о вязкости масла, системах обозначения вязкости и о том, как подобрать вязкость масла для двигателя вашего автомобиля.

Для чего используется масло

Автомобильное масло гарантирует правильную работу различных систем. Применяется для уменьшения трения, охлаждения, смазки, передачи давления на детали и узлы автомобиля, удаления продуктов сгорания. Самые тяжелые условия работы у моторных масел. Они не должны терять своих свойств при мгновенных изменениях тепловых и механических нагрузок, под воздействием кислорода воздуха и агрессивных веществ, образующихся при неполном сгорании топлива.

Масло создает масляную пленку на поверхности трущихся деталей и снижает износ, защищает от ржавчины, снижает воздействие химически активных компонентов, образующихся при работе двигателя. Циркулируя в картере, масло отводит тепло, выводит продукты износа (металлическую стружку) из зоны контакта трущихся деталей, уплотняет зазоры между стенками цилиндра и деталями поршневой группы.

Что такое вязкость масла

Вязкость — важнейшая характеристика моторного масла, которая зависит от температуры. Масло не должно быть слишком вязким в холодную погоду, чтобы стартер мог провернуть коленчатый вал, а масляный насос мог накачать масло в систему смазки. При высоких температурах масло не должно иметь пониженную вязкость для создания масляной пленки между трющимися деталями и обеспечения необходимого давления в системе.

Обозначения моторных масел по классификации SAE

Классификация SAE (Американское общество автомобильных инженеров) характеризует вязкость и определяет, в какой сезон можно использовать масло. В паспорте автомобиля производитель регламентирует соответствующие маркировки.

Масла по классификации SAE делятся на:

• Зима: на марке есть буква: W (зима) 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W;
• Лето — 20, 30, 40, 50, 60;
• Всесезонные: 0W-30, 5W-40 и т.д.

Цифра перед буквой W в обозначении моторного масла указывает на его низкотемпературную вязкость, т.е температурный порог, при котором двигатель автомобиля, заправленный этим маслом, может запуститься «на холодную», а насос масла будет качать масло без угрозы сухого трение от деталей двигателя. Например, для масла 10W40 минимальная температура составляет -10 градусов (отнимите 40 от числа перед буквой W), а критическая температура, при которой стартер может запустить двигатель, составляет -25 градусов (отнимите 35 от числа в перед буквой W). Следовательно, чем меньше число перед буквой W в обозначении масла, тем ниже температура воздуха, на которую оно рассчитано.

Цифра после буквы W в обозначении моторного масла указывает на его высокотемпературную вязкость, то есть минимальную и максимальную вязкость масла при его рабочих температурах (от 100 до 150 градусов). Чем выше число после W, тем выше вязкость этого моторного масла при рабочих температурах.

Высокотемпературная вязкость, которую должно иметь моторное масло для двигателя вашего автомобиля, известна только его производителю, поэтому рекомендуется строго придерживаться требований производителя автомобиля к моторным маслам, которые указаны в инструкции к вашему автомобилю.

Масла с разными классами вязкости рекомендуются для использования в разных температурных режимах:

SAE 0W-30 — от -30° до +20°C;

SAE 0W-40 — от -30° до +35°C;

SAE 5W-30 — от -25° до +20°C;

SAE 5W-40 — от -25° до +35°C;

SAE 10W-30 — от -20° до +30°C;

SAE 10W-40 — от -20° до +35°C;

SAE 15W-40 — от -15° до +45°C;

SAE 20W-40 — от -10° до +45°C.

Обозначение моторных масел по стандарту API

Стандарт API (Американский институт нефти) указывает, где следует использовать масло. Он состоит из двух латинских букв. Первая буква S обозначает бензин, C — дизель. Вторая буква – это дата разработки автомобиля.

Бензиновые двигатели:

• SC – автомобили, которые были выпущены до 1964 года;
• SD: автомобили, выпущенные в период с 1964 по 1968 год;
• SE — экземпляры, которые выпускались в 1969-1972 гг.;
• СФ — автомобили, которые выпускались в период 1973-1988 гг.;
• СГ — автомобили, разработанные в 1989-1994 годах для эксплуатации в тяжелых условиях;
• Ш — автомобили, разработанные в 1995-1996 годах для тяжелых условий эксплуатации;
• SJ – экземпляры, с датой выпуска 1997-2000 гг., с лучшим энергосбережением;
• SL — автомобили, с началом производства в 2001-2003 гг., и с длительным сроком службы;
• SM — автомобили выпуска с 2004г.;
• SL + повышенная стойкость к окислению.

Для дизельных двигателей:

• СВ — автомобили выпуска до 1961 года, высокое содержание серы в топливе;
• СС — автомобили выпуска до 1983 года, работающие в тяжелых условиях;
• CD – автомобили выпуска до 1990 года, которым приходилось работать в тяжелых условиях и с большим количеством серы в топливе;
• CE — автомобили, выпущенные до 1990 года и имеющие двигатель с турбиной;
• CF — автомобили выпуска с 1990 года, с турбиной;
• CG-4 — экземпляры, выпускаемые с 1994 года, с наличием турбины;
• CH-4 — автомобили с 1998 года выпуска, по нормам токсичности, принятым в США;
• КИ-4 — турбированные автомобили с клапаном EGR;
• CI-4 plus — аналогичный предыдущему, под высокие стандарты токсичности США.

Кинематическая и динамическая вязкости масла

Для определения качества масла определяют его кинематическую и динамическую вязкость.

Кинематическая вязкость является показателем текучести при нормальной (+40°С) и повышенной (+100°С) температурах. Определяют с помощью капиллярного вискозиметра. Для его определения рассматривается время, за которое масло течет при данных температурах. Измеряется в мм2/сек.

Динамическая вязкость – показатель, определяющий реакцию смазки в реальном симуляторе нагрузки – ротационном вискозиметре. Устройство моделирует реальные нагрузки на двигатель с учетом давления в магистралях и температуры +150 °С и контролирует, как ведет себя смазочная жидкость, как изменяется ее вязкость именно в моменты нагрузки.

Характеристики автомобильных масел

• точка возгорания;
• температура застывания;
• индекс вязкости;
• щелочное число;
• кислотное число.

Температура вспышки – это величина, характеризующая наличие в масле легких фракций, которые очень быстро испаряются и сгорают, ухудшая качество масла. Минимальная температура вспышки не должна быть ниже 220°C.

Температура застывания – это значение, при котором масло теряет свою текучесть. Температура указывает на момент кристаллизации парафина и полного застывания масла.

индекс вязкости – характеризует зависимость вязкости масла от изменения температуры. Чем выше этот показатель, тем больше диапазон рабочих температур масла. Продукты с низким индексом вязкости позволяют двигателю работать только в узком диапазоне температур. Так как при нагревании они становятся слишком жидкими и перестают смазывать, а при остывании быстро густеют.

Щелочное число (TBN) указывает количество щелочных веществ (гидроксида калия) в одном грамме моторного масла. Единица измерения мгКОН/г. Он присутствует в моторной жидкости в виде моющих диспергирующих присадок. Его присутствие помогает нейтрализовать вредные кислоты и бороться с отложениями, появляющимися при работе двигателя. Со временем TBN падает. Большое падение основного числа вызывает коррозию и грязь в картере. Самым большим фактором снижения щелочного числа является наличие серы в топливе. Поэтому масла для дизельных двигателей, где сера присутствует в большем количестве, должны иметь более высокое TBN.

Кислотное число (ОКЧ) характеризует наличие продуктов окисления в результате длительной эксплуатации и перегрева моторной жидкости. Его увеличение свидетельствует об уменьшении срока службы масла.

Масляная основа и присадки

Автомобильные масла состоят из базового масла и присадок. Присадки – это специальные вещества, которые добавляются в масло для улучшения его свойств.

Основа масла:

• минеральная;
• гидрокрекинг;
• полусинтетика (смесь минералки и синтетики);
• синтетический (направленный синтез).

В современных маслах доля присадок составляет 15-20%.

По назначению добавки делятся на:

• моющие и диспергирующие: не дают слипаться мелким остаткам (смолы, битум и т.п.) и, имея в своем составе щелочь, нейтрализуют кислоты, не дают уплотняться шламовым отложениям;
• противоизносные – создает защитный слой на металлических деталях и снижает износ трущихся поверхностей за счет снижения трения;
• индекс — повышает вязкость масла при высоких температурах, а при низких температурах увеличивает его текучесть;
• пеногасители – уменьшают образование пены (смесь воздуха и масла), ухудшающей теплоотвод и качество смазки;
• модификаторы трения: снижают коэффициент трения между металлическими частями.

Минеральные, синтетические и полусинтетические моторные масла

Нефть представляет собой смесь углеводородов с определенной углеродной структурой. Они могут соединяться в длинные цепочки или разветвляться. Чем длиннее и прямее углеродные цепи, тем лучше масло.

Минеральные масла получают из нефти несколькими способами:

• самый простой способ – перегонка нефти с извлечением растворителей из продуктов нефтепереработки;
• более сложный метод – гидрокрекинг;
• еще более сложным является каталитический гидрокрекинг.

Синтетическая нефть получается из природного газа за счет увеличения длины углеводородных цепей. Таким образом, легче получить более длинные строки. «Синтетика» — гораздо лучше, чем минеральные масла, в три-пять раз. Единственный его недостаток – очень высокая цена.

«Полусинтетика» — смесь минерального и синтетического масел.

Какая вязкость масла лучше подходит для двигателя вашего автомобиля

Для вашего автомобиля подходит только та вязкость, которая указана в сервисной книжке. Все параметры двигателя тестируются заводом-изготовителем, моторное масло подбирается с учетом всех параметров и режимов работы.

Прогрев двигателя и вязкость моторного масла

Когда автомобиль заводится, моторное масло холодное и вязкое. Следовательно, толщина масляной пленки в зазорах большая и коэффициент трения в этой точке высокий. При прогреве двигателя масло быстро нагревается и переходит в рабочий режим. Именно поэтому производители не рекомендуют сразу нагружать мотор (начиная с движения без качественного прогрева) в сильные морозы.

Вязкость моторного масла в рабочих температурах

В условиях высокой нагрузки увеличивается коэффициент трения и повышается температура. Из-за высокой температуры масло разжижается и толщина пленки уменьшается. Коэффициент трения уменьшается, и масло охлаждается. То есть температура и толщина пленки изменяются в строго определенных производителем пределах. Именно такой режим позволит маслу хорошо служить своему назначению.

Что происходит, когда вязкость масла выше нормы

Если вязкость выше нормы, даже после того, как двигатель уже прогрет, вязкость масла не снизится до значения, рассчитанного инженером. В условиях нормальной нагрузки температура двигателя будет повышаться до тех пор, пока вязкость не вернется к норме. Отсюда следует вывод: рабочая температура при эксплуатации плохо подобранного моторного масла будет постоянно повышаться, что увеличивает износ деталей и узлов двигателя.

При больших нагрузках: При экстренном ускорении или на длинном крутом подъеме температура двигателя будет повышаться еще больше и может превысить температуру, при которой масло сохраняет свои рабочие свойства. Он будет окисляться и лакироваться, образовываться копоть и кислоты.

Еще одним недостатком слишком вязкого масла является то, что часть мощности двигателя будет потеряна из-за больших сил прокачки в системе.

Что происходит, когда вязкость масла ниже нормы

Вязкость масла ниже нормы ничего хорошего двигателю не принесет, масляная пленка в зазорах будет ниже нормы, и оно просто не успеет отвести тепло из зоны трения. Поэтому в этих точках под нагрузкой масло будет гореть. Продукты мусора и металлическая стружка в промежутках между поршнем и цилиндром могут вызвать заклинивание двигателя.

Слишком жидкое масло в новом двигателе, когда зазоры еще не слишком большие, будет работать, но когда двигатель уже не новый и зазоры увеличиваются сами по себе, процесс сгорания масла ускорится.

Тонкая пленка масла в зазорах не сможет обеспечить нормальное сжатие, и часть продуктов сгорания бензина попадет в масло. Падает мощность, повышается рабочая температура, ускоряется процесс истирания и угара масла.

Такие масла используются в спецтехнике, режимы которой рассчитаны на работу с этими маслами.

Итоги

Масла одного класса вязкости, имеющие одинаковые характеристики, производства компании, входящей в «большую пятерку», и имеющие одинаковую масляную основу, как правило, не вступают в агрессивное взаимодействие. Но если не хотите больших проблем, лучше добавлять не более 10-15% от общего объема. В ближайшее время, после заливки масла, лучше заменить масло полностью.

Прежде чем выбрать масло, следует выяснить:

• дата выпуска автомобиля;
• наличие или отсутствие форсирования;
• наличие турбины;
• условия эксплуатации двигателя (город, бездорожье, спортивные соревнования, грузоперевозки);
• минимальная температура окружающего воздуха;
• степень износа двигателя;
• степень совместимости двигателя и масла в вашем автомобиле.

Чтобы понять, когда менять масло, нужно ориентироваться на документацию на автомобиль. Для некоторых автомобилей периоды большие (30 000-50 000 км). Для России с учетом качества топлива, условий эксплуатации и суровых погодных условий замена должна производиться через 7 500 – 10 000 км.

Требуется периодически контролировать качество и количество масла. Обратите внимание на их внешний вид. Пробег автомобиля и количество моточасов (наработка) двигателя могут не совпадать. Находясь в пробке, двигатель работает в нагруженном тепловом режиме, но одометр не крутится (автомобиль не едет). В результате машина ездила мало, а двигатель работал очень хорошо. В этом случае лучше заменить масло раньше, не дожидаясь необходимого пробега на одометре.